摘要：当前城市化发展速度逐渐加快，对于建设用地的需求量也在增长，高层建筑出现在人们的视野当中，能够提升土地资源利用率，给人们的生产生活带来便捷。高层建筑结构的抗震设计与加固，是增强建筑安全性与稳定性的关键，因此受到人们的高度重视。应该明确抗震设计的重要性，在地震中减少不必要的伤亡，同时保障人们的生命财产安全。本文将通过分析高层建筑结构抗震设计和加固中存在的主要问题及其原因，探索高层建筑结构抗震设计和加固措施，为设计人员提供参考和建议。
关键词：高层建筑结构；抗震设计；加固措施
随着人们物质生活水平的不断提升，对于生活居住条件也提出了更高的要求，这也给建筑行业的发展带来了新的机遇和挑战。我国地域广阔，在部分地区发生地震的频次较高，导致人们的安全受到威胁。由于地震具有不规律、不可预测等特点，使得高层建筑结构的抗震设计遇到较大的困难。当前建筑层数越来越多，高度也在不断增长，在工程项目建设中应该以抗震设计作为重点内容，保障高层建筑的质量。但是，由于在高层建筑结构抗震设计中缺乏经验，因此在实践中仍旧存在诸多问题，当出现强烈地震时就会给人们带来严重的损失。因此，在抗震设计与加固处理当中，应该明确建筑工程项目的总体抗震要求，结合当地实际环境制定针对性设计与加固方案。
一、高层建筑结构抗震设计和加固的重要性
建筑行业是国民经济的重要支柱产业，其繁荣发展对于提升经济发展水平具有重要意义，在现代化城市的建设中，高层建筑建设已经成为常态。抗震设计应该严格遵循国家相关规定和行业标准，明确建筑的概念设计要求，增强建筑整体抗震性能的提升，保障人们的生命财产安全。尤其是在抗震概念设计中，需要加强对建筑的总体规划，包括了建筑结构体系特点、规模、刚度、评价中的延展性问题等等，综合使用不同的处理方法，结合具体的施工条件与施工措施，实现对建筑结构薄弱环节的加强处理【1】。因此，设计人员应该对建筑结构的抗震特点进行深入分析，明确在地震中的受力特征和主要矛盾，保障概念设计的科学性。
二、高层建筑结构抗震设计和加固存在的问题
首先，建筑高度未按照规定要求进行设计。在高层建筑的设计当中，对于高度要求较为严格，但是部分企业在建设中只顾眼前经济利益，忽视了安全性要求，导致在地震发生时出现较大的破坏。其次，未能选择良好的地基，也会导致在工程建设中出现较大的隐患。在设计工作前未能针对建筑建设区域的水文地质情况、地基结构和土壤因素等进行综合考量，导致地基设计出现不合理的问题，在地震发生时出现严重损坏【2】。因此，在设计中应该明确建设区域的实际情况，确保其具备均匀和坚实、平坦等特征。再其次，在材料选择上未能严格控制材料质量，也会对建筑性能产生不利影响。建筑结构的刚度与强度不足，抗侧移能力受到严重影响。最后，存在抗震设防烈度强度不足的问题。当前设计要求与标准难以满足人们的生产生活需求，在抗震设计方面的提升空间较大。
三、高层建筑结构抗震设计的对策
（一）合理选择位置
在高层建筑工程项目实施之前，应该做好前期的规划工作，主要是针对建筑的使用功能及特点，确定良好的建设地址，增强建筑结构的抗震性能。这就需要设计人员做好相应的勘察工作，明确项目周围的自然环境与抗震情况，防止只顾经济效益而忽视建筑的安全性。深入调查建设区域的地质条件、水文状况、地震历史情况等等，确保地质构造符合建筑的建设要求，实现对地震作用力的有效缓解【3】。对于建设区域内的威胁性建筑物也应该进行统筹兼顾，包括了汽油储存设施、变电站等等，降低地震发生时对高层建筑造成的威胁。通常在实践工作中无法避免不良地段，此时就应该对其进行有效处理，使其满足建设的基本要求与标准。
（二）加强限值控制
限值控制也是当前高层建筑结构抗震设计的关键点，这会对整个建筑的抗震性能产生直接影响。高层建筑的抗震性会受到多种因素的影响，包括了层数、高度和建筑宽度等等，因此应该按照相关标准和规范对其进行控制，促进建筑安全性的增强。在建筑设计中应该融合抗震设计的相关理论，掌握限值控制的要点，防止高层建筑在使用中存在较大的安全隐患。钢筋混凝土材料在建筑工程中的应用十分广泛，在设计框架结构时应该确保其高度在45m以内，同时框架剪力墙结构高度应该在100m以内，从限值控制方面增强建筑的整体抗震性能。
（三）提升构件质量
高层建筑关键节点和构件的质量，也会影响建筑的抗震性能，因此应该对其进行有效控制，防止由于质量问题引起的地震事故。梁、柱和墙的关键节点，在地震发生时会受到强烈的冲击，会对建筑造成严重的破坏。因此，在抗震设计中应该对关键节点采取针对性抗震构造措施，增强建筑的抗震能力。钢筋结构在建筑物主体中的应用较为常见，建筑物的抗震能力会随着钢筋结构承载力与延性的提升而增强，在结构设计当中应该遵循强剪弱弯、强柱弱梁和强节点弱构件的基本原则【4】。尤其是随着建筑市场的逐渐开放，很多新技术、新工艺和新设备等出现在人们的视野当中，应该对材料质量进行有效控制。由专门的工作人员负责材料的采购工作，确保其具备生产资格证书和产品合格证书。在框架梁的设计当中，梁首端应用塑性铰，增强构件整体性能。
（四）强化地基设计
地基设计的效果，会对上部结构的整体性与稳定性产生直接影响，因此在高层建筑的设计中也需要做好地基设计。设计工作开始前应该加强对地基条件的深入调查与分析，确保位置选择的合理性与科学性，尽可能避开溶洞地质、河流等不稳定因素。地基位置尽可能选择平原地带，确保其平坦开阔且地质坚硬，避免不均匀沉降等问题的发生。在地震发生时，由于地基具有较强的整体性与稳定性，因此可以促进承载力的提升，防止地震作用力对建筑结构造成严重破坏。加强对地质勘察数据的深入分析，结合过往地基设计经验制定切实可行的设计方案，合理选择地基形式，促进高层建筑抗震性能的增强。
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（五）控制墙体裂缝
在建筑结构的设计当中，通常会出现填充墙裂缝的问题，这会对建筑稳定性与整体性造成影响，在地震发生时容易引发倒塌等事故。墙体裂缝是由多种因素导致的，包括了施工材料因素、技术因素等等。这就需要对施工中的工艺与技术进行合理选择，控制施工中的温度、材料配合比等等，以综合性抗裂措施为基础降低裂缝出现的概率，防止在地震发生时出现较多的薄弱点。
（六）控制墙体厚度
高层建筑的墙体厚度，也会关系到建筑的整体抗震性，因此在设计中应该明确工程项目的总体要求，掌握抗震设计规范，确保墙体厚度符合要求，促进墙体承载力的提升。在我国建筑行业的相关规范与标准当中，多层建筑的墙体厚度不能低于240mm。在实践工作当中，应该对当地的地质条件、施工特点和墙体类型等进行综合考量，确定具体的墙体厚度值，确保在地震环境中能够起到有效的抵抗作用。尤其是在多地震带当中，应该适当提升墙体厚度，以建筑安全为基础制定设计方案，促进高层建筑工程项目能够顺利实施。
四、高层建筑结构抗震加固的措施
（一）自身加固
压力灌注环氧树脂浆加固法和铁把锯加固法和压力灌注水泥浆加固法等，是当前高层建筑结构抗震加固处理中的常用方法，应该根据建筑的具体要求进行合理选择，以促进其抗震性能的增强。在使用铁把锯加固法时，能够实现对裂缝砖墙的有效处理。采用直径为6.0mm的钢筋制作铁把锯，确保其长度比两侧缝隙长200.0mm，对两侧折弯处理使其长度为100.0mm。
（二）外包加固
外包加固也能够起到一定的增强作用，在加固处理工作中的应用十分广泛。其中，外包钢筋网水泥浆面层、钢筋混凝土面层、钢筋构件网笼和水泥砂浆面层等，在实践中的应用较多且性能较为优越【5】。应用外包钢筋混凝土面层时，主要是针对钢筋混凝土的梁柱和砖墙等进行加固；采用刚构件网笼加固时，主要是针对钢筋混凝土梁柱和砖柱进行处理，能够增强施工便捷性，尤其是在施工中应该加强防锈处理，在湿度较大或者存在有害气体时不能使用此加固方式；钢筋网水泥砂浆面层的加固方式，在砖柱和砖墙的处理中应用较多，在施工中不需要设置支撑模板，因此可以有效提升施工效率；水泥砂浆面层在抗震性能要求较低的建筑设计中较为常用。
（三）增设构件
在高层建筑的原有结构构件基础上，应该采用增设构件的方式进行加固处理，促进建筑结构整体性、变形性能和抗震性能的增强。设计人员应该明确高层建筑结构动力特性受到不同构件的影响特点，以制定合理的设计方案。首先，可以运用增设墙体的方式进行处理，该方法在墙体承载性较低且横墙间距比规定值大的情况下使用较多。其次，可以采用增设柱子的方式，以促进墙体抗颠覆性能的提升，在连接时运用拉杆、钢筋混凝土柱和圈梁等，起到良好的加固作用，在较小抗震承载性能差异的情况下应用较多。再其次，还可以采用增设拉杆和增设支撑的方式。纵横墙连接处和受弯构件的加固处理中，可以采用增设拉杆的处理方式【6】。增设支撑主要是指柱间、天窗架和屋盖等位置的支撑，能够增强建筑整体效果。最后，还可以采用增设圈梁的方式。当抗震圈梁的质量难以符合设计标准时，采用钢筋混凝土与圈梁、板底钢筋混凝土与内墙圈梁等方式进行处理，通过外墙圈梁与内墙圈梁的相互配合约束墙体构件。增设构件的不同形式有不同的加强效果，应该对当前建筑工程的实际特点进行深入分析，以选择合理的构件增设方式。
（四）增强连接
构件的连接位置，在发生地震时会受到地震力的严重冲击，因此也应该受到设计人员的高度重视，促进构件承载力的增强。首先，可以采用拉结钢筋的处理方式。连接砖墙和钢筋混凝土梁柱，促进拉结筋性能的提升，通过环氧树脂砂浆的锚固处理，增强新增外加柱与墙体的连接性。其次，还可以采用压浆锚杆的方式进行处理。当纵横墙体的连接性能较好时，可以采用该加固方法，在内横墙中嵌入长锚杆的一端，在外部纵墙中嵌入长锚杆的另一端。通过钻孔的方式对内外墙进行贯通处理，此后在压灌施工中采用水玻璃砂浆。
结语
做好高层建筑的抗震设计与加固处理，是促进建筑质量提升的关键，在工作中应该制定合理的设计与加固方案，增强建筑安全性，有效应对地震破坏力。在结构抗震设计当中，应该从合理选择位置、加强限值控制、提升构件质量、强化地基设计、控制墙体裂缝和控制墙体厚度等角度入手，并根据实际情况对方案进行不断优化。在加固处理中，自身加固、外包加固、增设构件和增强连接的方式较为常见，可以促进建筑整体性能的增强。
参考文献
[1]靳杰.高层建筑结构抗震设计和加固措施[J].四川水泥,2019(10):94.
[2]王凯.高层建筑结构抗震设计和加固措施研究[J].安徽建筑,2019,26(09):123-124.
[3]程洁,李茜.高层建筑结构抗震设计和加固措施分析[J].工程技术研究,2019,4(04):197-198.
[4]朱鹏.超高层建筑结构抗震设计常见问题及解决措施探究[J].居舍,2019(06):17.
[5]卢一麟,尹凤霞,郭献洲.超限高层建筑结构抗震设计加强措施和建议——以某超限高层建筑为例[J].地震工程学报,2018,40(06):1252-1258.
[6]孙治伟.超高层建筑结构抗震设计常见问题及解决措施[J].居舍,2017(24):59.
作者简介：叶小林，男，1984年6月18日，籍贯湖北省蕲春县，中级职称，汉族，研究生 ，建筑结构.
论文作者:叶小林
论文发表刊物:《基层建设》2019年第31期
论文发表时间:2020/4/17
标签：建筑结构论文; 建筑论文; 墙体论文; 构件论文; 高层建筑论文; 高层论文; 地基论文; 《基层建设》2019年第31期论文;